La nef, de style gothique angevin, date du XII siècle et fut modifiée au XIII siècle. Le déambulatoire, entrepris vers 1280, fut raccordé à la nef vers 1330. Le chœur et les chapelles rayonnantes ont été réalisés au XIV siècle. C’est aussi à cette époque que furent érigées les façades des bras du transept. Le gros-œuvre était alors entièrement réalisé. Le clocher, les tours et les flèches du transept sud furent terminés au XV siècle. On commença aussi à pourvoir l’édifice d’une ceinture d’arcs-boutants, achevée au siècle suivant. À l’extérieur, l’impossibilité d’établir un portail sur la façade occidentale explique le dépouillement de celle-ci ; en revanche, les façades latérales au niveau du transept ont connu un développement important. Sur la façade nord, la Porte Royale, réalisée vers 1250, présente à son tympan le Jugement dernier et le contrefort de Gramont marque le début de la Renaissance à Bordeaux. La façade nord est surmontée de deux tours de 81 mètres de hauteur.
La cathédrale est flanquée d'une tour du XV siècle à l'est du chevet : le clocher ou tour Pey-Berland, construite sur ordre de l'archevêque du même nom.
En 1535 et selon un chroniqueur anglais : « Dans la cathédrale Saint André, se trouvent les plus belles et les plus grandes orgues de toute la chrétienté ». Malheureusement suite à une succession de restaurations plus ou moins efficaces, les orgues sont vendues et les tuyaux fondus pour l'armée. Aujourd'hui c'est l'orgue construit par Danion-Gonzalez, remarquablement harmonisé par Jacques Bertrand et inauguré en 1982 par Jean-Jacques Grunenwald qui se trouve à la cathédrale.
Le 2 décembre 1998, l'Assemblée Générale de l'UNESCO, réunie à Kyōto, (Japon) a adopté la proposition d'inscrire sur la liste du patrimoine mondial, les Chemins de Saint-Jacques de Compostelle en France. Parmi soixante neuf monuments associés au pèlerinage et retenus par la commission, seize figurent en Aquitaine, dont trois à Bordeaux :
- la cathédrale Saint-André
- la basilique Saint-Seurin
- la basilique Saint-Michel
